SPI - Freie Programmierung Teil II

Was eine SPI Alpha/N bzw P/N Steuerung ist, wurde schon geklärt. Wenn man jetzt so ein funktionsfähiges System noch weiter optimieren will, muss man mindestens gute Grundkenntnisse haben, wie diese Systeme funktionieren und ihre grafische Visualisierung, also die Kennfeld-Tabellen, einwandfrei erkennen und analysieren.

Wie es funktionieren kann, und wie man dabei methodisch vorgehen könnte, möchte ich konkret, exemplarisch an einem Beispiel verdeutlichen. Die Grafik ist aus dem Beitrag „ Specialist Components Einspritzanlage für den SPI, #108“ entliehen.

https://www.mini-forum.de/attachment/64267-sc-jpg/

Ich brauche, suche eine Grafik , die für mein Fahrzeug zu gebrauchen wäre, Spezifikation : SPI, BJ: 96 , 1275 cc, 63 – 70 PS ?,Spitzengeschwindigkeit(Tacho) 170 Km/h, so etwa.

1. Frage, die ich mir beantworten sollte. Passt die Grafik auf mein „SET Up“? Ich will die Gemischbildung ändern/optimieren! Mein Einspritzsystem arbeitet mit der P/N Steuerung, die hauptsächlich mit Hilfe vom Motordrehzahl, ermittelt vom Schwungradsensor und Druck im Einlasskrümmer,ermittelt vom MAP –Sensor, funktioniert.

Also, 1. Erkenntnis, OK, passt gut, mein Mini dreht bis 6000 RPM , die volle Drehzahl-Spanne wäre demnach an der X-Achse voll abgebildet!

2. Erkenntnis, die Y-Achse-> MAP Werte irgendwie komisch, abänderungsbedürftig, nicht optimal. Warum?

Alle Betriebszustände, sollen möglichst auch exakt abgebildet werden.

MAP-Kennfelder von O bis 240 dürfen nicht fehlen, die unteren 3 Werte 848,896,928 mbar , inklusive die 3 X-Achsen/Linien sind aber überflüssig, mehr als 820 hPa Krümmerunterdruck schafft der Mini nicht. Und die Millibar- Werte??? Eine von mir nicht nachvollziehbare Staffelung/Aufteilung von Zahlenwerten! 32,48,64 mbar Abstände ziemlich sinn-frei gewählt.

Ich würde eine Y-Achse von O-25 kPa- bis 85 kPa (13 X ,50 kPa Abstände, ohne Komma) bevorzugen.

2. Frage -> Die Bedeutung von Basisprogramm- Kennfeld-Werten? Ohne eine Legende nicht zu verstehen. Kennzahlen bilden immer ein Maß für eine quantitativ festgelegte Größe ab, die vergleichbar und messbar sind und einen Zustand inklusive ihre Funktion bewerten.

Es ist ein Manko, die hinterlegten Parameter nicht zu kennen, Recherchen diesbezüglich wären notwendig. Je höher die Zahl, desto fetter das Gemisch ist nur eine sehr grobe Orientierung, man sollte die ganze Programmierungsstrategie erkennen und nachvollziehen. Die Logik, bzw. die Strategie des Systems exakt zu verstehen ist doch ein Muss ,um richtig mit Erfolg zu programmieren.

Die nächste Aufgabe : Die Betriebszustände des Motors definieren , der Grafik zuordnen und übertragen. Exemplarisch nur paar Beispiele

1.Kaltstart, 1100 RPM --50 kPa Krümmerunterdruck

2. Leerlauf…. 750 X 45 kPa .

3.Landstraße 60 Km/h 2000 X +/- 50 kPa

4.Überholen Beschleunigen auf 80 km/h …..2600 X 20 kPa ,

5. Autobahn 130 Km/h……………40-50 kPa ,

6. Überholen /Beschleunigen auf 150Km/h 0 kPa

7. Fuß von Gas . . Schubbetrieb , abhängig von der Geschwindigkeit, 700- 820 kPa

8. Ausrollen noch hohe Geschwindigkeit 50 kPa, usw. usw.

Nur einige Beispiele zu nennen.

13X16 Tabelle , wenn man es sehr genau haben will, eine Aufgabe für Monate+ Testfahrten,

Die Km/h und die RPM Werte kann man ziemlich genau einhalten, die Map –Werte sind nur +/- Mittelwerte, die sehr schnell, auf die kleinsten Änderung reagieren, pulsieren!

Nächster Schritt. ……Mit Hilfenahme der Lambdasonde, ( die Sonde mit Multimeter abgreifen , und die Spannungswerte notieren), in die Tabelle neu ,mit Farben untermalen.

Eine Sprungsonde ist OK, funktioniert gut!

Lambda 1 = 500 mV,……… Lambdaspannung 600 -> 800 mV grün unterlegen/ausmalen, rot -> zu fett -> 850 – 1000 mV,blau -> zu mager -> 450 – 50 mV !

Jetzt muss ich entscheiden, wo ich meinen Gemisch an fetten will/muss, um besser zu Beschleunigen, bzw. in welchem Betriebszustand ich mehr Leistung generieren möchte.( Ideal-> 850-900 mV Spannung= Lambda 0,9 – 0,84 -)

Farblich untermalen, , die Kennzahlen nach Wunsch anheben, neu testen!

Man muss genau überlegen, wenn der Motor noch in einem hohen Drehzahlbereich ist , die Drosselklappe aber geschlossen, dadurch die MAP Unterdruck-–Werte stark, sprungartig ansteigen.(an meinem Mini bis 82 kPa ) hier an zu reichern, wenn die Einspritzung gar nicht im Spiel ist , würde ich nicht empfehlen.

Wenn man jetzt voll Gas gibst, also beschleunigst, wäre der Vollgas Schnittpunktà Geschwindigkeit X + 0 MAP = atmosphärischer Druck .

Der Motor benötigt jetzt die Gemischanreicherung, jetzt an zu fetten, um Leistung ab zu rufen wäre meine Empfehlung.

Die letzte Anmerkung zu dem MAP- Sensor. Der misst nur den Krümmerdruck und gibt Spannungswerte an den ECU. Wenn der Rechner ,bei der MAP Steuerung , eine Verknüpfung mit dem Lufttemperatursensor ignoriert, wird nur die Luftmenge ermittelt.

Hier ist die Schwäche des Systems, die geringe Präzision (falsche Angaben)bei der Ermittlung der Luftmasse.Gleich der alten Luftklappe, oder gleich eines LMM =Luftmengenmessers.

Der org. Mini-Motorola arbeitet adaptiv, die Spannungswerte des MAP –Sensors werden zuerst mit den Werten des Lufttemp,-Sensor verknüpft und daraus erst die Lüftmasse errechnet. Die Luftmasse ist für eine genaue Steuerung und Leistung entscheidend, nicht die Menge.

Die Motor- Leistung ist maßgebend von der Zylinderfüllung abhängig, die ist aber sehr stark von der Ladungtemperatur bestimmt. Wenn die Lufttemperatur nicht in die Berechnung eingeht, sind die Werte sehr unpräzise.…Die Luft dehnt sich mit jedem Grad Celsius Anstieg um 1/273 seines Volumen aus. Jetzt kann man durchrechnen, besser wäre Messen. Sommertemperatur 30°C, Luftfilter offen, genau über den Auslasskrümmer( die blödeste Stelle ) 50°C Ansaugkrümmerheizung 80°C, Einlassventile 300°C, AV 600°C..Restgasmengen 500°C, Abgastemperaturen 700°C somit kann die Ladungstemperatur so ansteigen, dass die Zylinderfüllung nur 50% des Möglichen erreichen kann. Jetzt würde auch eine 100 mm Drosselklappe nicht nutzen .

Ein riesen Unterschied ,ob ich die Mengen- oder die Massen- Werte in die Rechnung einfließen lassen kann. Druck oder „Density“ MAP ist nicht gleich MAP!

Ob das alles für einen Mini so wichtig ist? Ich habe zwischendurch akzeptiert, egal was für einen Unsinn man mit dem Mini anstellt, die Karre läuft.

Also, auf gutes Gelingen! Hau rein! Eine mögliche Programmierung für kleines Geld.

Als Ergänzung, jetzt im Netz gefunden, unten links !

Eine Korrektur ist nötig,

Ich möchte einige Korrekturen einbringen, da ich zur der Ansicht gekommen bin, dass einige Aussagen in der Form, wie ich sie in diesem Beitrag getätigt habe, zu Unsicherheiten, bzw. zur Missverständnissen führen. Es betrifft insbesondere die Interpretation der 1. Kennfeldtabelle.

Meine Angaben, bezüglich der Druckmesswerte, im Fahrbetrieb gemessen mit einem WIKA- Druckmanometer, sind relative Mess-Angaben/Werte.

Eine Relativmessung ermittelt die Differenz zum gerade herrschenden Umgebungsdruck und setzt den Ausgangspunkt der Messung, also den O –Wert, bei dem vorherrschenden atmosphärischen Druck an.

Die Y-Achse zeigt aber die Absolut- Werte an, dadurch hätte ich beachten müssen, dass die absolute Druckmessung , keinen Unterdruck kennt, also auch die angeblichen Unterdruckwerte positive Werte sind und der Druckwert O, ein absoluter Vakuumwert ist.( Kein Atmosphärischer)

Hier muss man Umdenken, um festzustellen, dass die Drosselklappe in der Kennfeldgrafik bei 928 hPa geöffnet ist und je niedriger die Werte ( Tendenz nach oben-Richtung 240) sich schießt.

Es ist mein Fehler , dafür SORRY, es ist mir unangenehm, die beigefügte Grafik ist demnach richtig, je höher der Druck, desto größere und bei niedrigem Druck geringere Kraftstoffmengen erforderlich sind..

240 hPa Krümmer-Absolutdruck im Saugrohr zeigt also keine Motorbelastung an, die Drosselklappe ist zu, der gleiche Zustand wäre bei der Relativmessung, genau umgekehrt ( meine Angaben).

Die O- Anfangs-Messwerte darf man nicht verwechseln. In der Praxis wird der Relativ –Druck am häufigsten gemessen, in der Autobranche wird fälschlicherweise vom Krümmerunterdruck gesprochen und die meist verbreiteten Messgeräte sind Relativdruckuhren. ( Wika, Böhm, alle mit Minus –Zeichen versehen und für die Auto/ Motorrad-Branche gedacht), Wenn Relativdrucksensoren für Absolutdruck verwendet werden, können Fehler auftreten, man kann nicht genug aufpassen, bzw. nachdenken.(habe ich auch lange gebraucht).In der Pneumatik kann es eine Rolle spielen, wenn es sehr niedrige Werte sind ( um die 1 Bar ) , in der Hydraulik spielt es keine Rolle.

Ich werde mir einen Präzisionsdigitalmanometer/ bzw. MAP Sensor kaufen und die Sache nochmal durchchecken.

Also, die Anreicherung(rote Untermalung) ist demnach korrekt gesetzt.

Der MAP-Sensor ist für die Motorlast und die angesaugte Luftmassenermittlung wichtig. Umso erstaunlicher erscheint mir die Tatsache, dass er bei den SPIs in der ECU verbaut ist und damit ein einfacher Zugriff auf ihn, zwecks Überprüfung/Vermessung, extrem erschwert ist.Obwohl die MAP Sensoren für die gesamte Auto-Lebenszeit ausgelegt sind, muss man bei der Zentraleinspritzung beachten , dass der SPI als „ vet Manifold“ störungsanfälliger ist, da die Benzindämpfe+Kondenswasser durchaus eine einwandfreie Funktion gefährden können. Es ist in einem MPI ( „ dry Manifold „ ) viel besser gelöst, ohne Benzinfalle und einem einfachen Zugriff ,ist mindestens eine einfache Spannungsmessung möglich.

Für Hobby-Bastler ein Nachteil, kein Zugriff, keine einfache Überprüfungsmöglichkeit, kein Einblick auf die Werte, die der ECU übermittelt werden(oder auch nicht), keine einfache Visualisierung der Daten, wie die Unterdruckmanometer es ermöglichen. Bei der Relativ-Luftdruck-Messung kann man in der Echtzeit, die Luft-Unterdruckwerte in unterschiedlichen Druckeinheiten sehen, ob in mbar, hPa, kPa, PSI oder cm/Hg. Es ist eine wichtige Orientierung, insbesondere, weil man damit auch zusätzlich den mechanischen Zustand des Motors überprüfen/beurteilen kann.

. Man weiß , dass die MAP Sensoren „ Piezo elektrische -Konstrukte sind und Spannungssignale zwischen 0 -5 V übermitteln sollen. Zwecks Überprüfung rate ich vom Öffnen der ECU ab ,da man nur Schaden anrichten würde. Alles ist Silicon verklebt, mehrlagig übersprüht und wasserdicht versiegelt. Es ist viel einfacher und genau so interessant sich einen zu kaufen ( für 15 Euro, kostenlose Lieferung) und zuerst extern rum experimentieren, um ein wenig mehr technisches Verständnis für die Arbeitsweise zu bekommen. Es wird das Gewicht der Luftsäule, die vom Boden bis zur Obergrenze der Atmosphäre ( 80-100 Km) reicht, gemessen. Es ist sehr gewöhnungsbedürftig, dass die gemessenen Druck-Werte nicht angezeigt werden, sondern die physikalische Größe Druck zuerst so geändert wird, dass der Rechner die eingegebenen Werte auch lesen und weiter verarbeiten kann. Es könnte sein, dass die Spannungswerte zBsp. erst dann verschlüsselt, auf „ Raw-Werte „ skaliert werden ( 0 V = O Raw, 1,3 V = 17000 Raw -> 5V= Raw 65533 usw). Im nächsten Schritt werden diese“Raw“-Messwerte (Code) über die Kennfeld Tabellen in normale Maßeinheiten wie Grad, % , Widerstand oder Druck umgewandelt, so ,dass die ECU alle extern gelesenen Werte auch störungsfrei verwenden kann.

Dafür muss man den MAP-Sensor, vor dem Einbau immer Kalibrieren, da die Daten, die je nach Sensor variieren und damit die ECU an die Anforderungen des Motors angepasst werden kann.. Der technische Zustand des Fahrzeugs spielt auch eine Rolle. Ein zu geringer Verdichtungsdruck oder Spannungsversorgung z.Bsp. , verfälscht die Ergebnisse der Druckmessung. Es wird nicht empfohlen bei der Selbstprogrammierung (ohne Klopfsensor) eine mitgelieferte Basiskarte ,für mehr als Starttests vor der Kalibrierung zu verwenden.

Bei den MAP-Sensoren gibt es natürlich Unterschiede in der Ausführung und Dimension. 3 Pin MAP!! - > Pin1 -> 5 V Spannungsversorgung, 2. Spannung Masse, 3.Signalspannung ->0,2 bis 4,8 V.

4 Pin -> TMAP , 4. Pin mit NTC integriertem Temperaturfühler . Beide Typen in der 0-101 kPa,( Tabelle #1 , MAP -> 240 bis 928 hPa) bis 400 kPa ( # 2 MAP -> 96 bis 3992 hPa ) -> die 7 X –Achsen unten , Ausführung mit Aufladung für Turbo-Motoren.

Beim Kauf sollte man darauf achten, dass ein Datenblatt mitgeliefert wird, obwohl die Datenblätter auch keine richtige Auskunft liefern. Meistens ist nur die Anfangs und Endspannung angegeben, man geht davon aus, dass es eine Lineale- Verbindung zwischen diesen Eckwerten gibt und aus dem Verlauf auf die Druckwerte schließen kann. Ein weiteres Problem ist die Einhaltung der genauen Versorgungsspannungswerten von min 4,9 bis max 5,2 V ! Das Ausgangssignal verhält sich „ Ratiometrisch“ ( proportional)zur Versorgungsspannung. Wenn sich die Versorgungsspannung um ein Wert X verändert, verändert sich damit auch der Signalwert, der MAP sendet falsche Angaben!

Für mich ist es nicht nachvollziehbar, warum die MAP Druckwerte an der Y-Achse der Kennfeldtabellen, so unterschiedlich und detailliert ausfallen. So genau kann man sie gar nicht messen, da sie sich ständig ändern und systemisch auch nur generalisiert wahrgenommen werden. Der SPI Rechner greift nur auf 8 Werte/Zahlen –Cluster innerhalb der Drucksäule. Aufgrund der Schwankung des atmosphärischen Drucks ist es auch logisch, da kurzfristige Schwankung von 200 hPa immer wieder auftreten können.(Hochdruck-Wetterlagen ->1050 hPa , Tiefdruckwetterlagen -> 950 hPa und Luftdruckabnahme bedingt durch die geogr. Höhe.-> 8 m Höhenzunahme = - 1 hPa Druckabnahme). Temperaturänderung, Windrichtung, Straßenbelag und Gefälle ergeben ständig wechselnde Bedingungen.

Somit werden Programmierungsversuche im Straßenbetrieb, unter sich ständig wechselnden Bedingungen nur „ Murks“. Arbeiten, die sich über Wochen hinziehen können, brauchen immer wieder eine stabile/ gleiche Ausgangsbasis und die ist nur künstlich, mit Zuhilfenahme eines Leistungsprüfstandes garantiert.

Hier noch eine gute Möglichkeit, mit „Hausmitteln“ die MAP-Werte zu ermitteln. Zuerst die relative Unterdruckwerte messen, was einfach und schnell geht, mit dem Vorteil, dass man ohne Umwege die hPa oder kPa (statt V) Werte ermitteln kann.

Umrechnungsmöglichkeit von Krümmer-Unterdruck auf MAP/ Absolutdruck -> Atmosphärischer Druck ( siehe Wettermeldung) abzüglich Krümmer Unterdruck ( Gemessen mit Unterdruck-Manometer) = MAP

Beispiel: -> Hochdruckwetterlage = 1030 hPa , abzüglich Leerlauf -> Krümmerunterdruck 450 hPa = 580 hPa MAP (Tabellenwert)

Vollgas -> Krümmerunterdruck 0 -100 hPa = 930 hPa MAP (Tabellenwert)

Bei voll geöffneter Drosselklappe und Vmax ist der Druck am höchsten, aber immer etwas niedriger als der Umgebungsluftdruck.

Testfahrt mit einem MAP-Sensor für OPEL Astra 1.8 :

Externen Map-Sensor anschließen: Thermac – Unterdruckschlauch ab flanschen, Unterdruckschlauch auf 1m verlängern, am Crash-Schalter vorbei durch die Spritzwand und Konsole führen. MAP Sensor + 5 V Batterie oder Akku + 2 Multimeter extern anschließen.

Und was hats gebracht? Sicherlich eine wichtige Erfahrung:

Ich würde mit Nachdruck davon abraten, solche Testfahrten und Selbstprogrammierung-Arbeiten alleine im Straßenverkehr zu unternehmen. Extrem stressig und gefährlich. Fahren und gleichzeitig die MAP-Spannungswerte, Motordrehzahl und Geschwindigkeit, zusätzlich mit dem 2. Multimeter die Versorgungsspannung zu beobachten und alles auch noch auf zu schreiben ist grenzwertig fahrlässig!